用matlab计算序列卷积和并绘图

（一）实验目的：学会用MATLAB对信号与系统分析的方法，理解离散序列卷积和的计算对进行离散信号与系统分析的重要性。

（二）实验原理：

1、离散时间序列f1(k)和f2(k)的卷积和定义：

f(k)=f1(k)*f2(k)=∑∞

-∞

=

-•

i

i

k

f

i

f)

(

2

)

(

1

2、在离散信号与系统分析中有两个与卷积和相关的重要结论：

a、f(k)= ∑∞

-∞

=

-•

i

i

k

i

f)

(

)

(δ=f(k)* δ(k)即离散序列可分解为一系列

幅度由f(k)决定的单位序列δ(k)及其平移序列之积。

b、对线性时不变系统，设其输入序列为f(k)，单位响应为h(k)，其零状

态响应为y(k)，则有：y(k)= ∑∞

-∞

=

-•

i

i

k

h

i

f)

(

)

(

3、上机：conv.m用来实现两个离散序列的线性卷积。

其调用格式是：y=conv(x,h)

若x的长度为N，h的长度为M，则y的长度L=N+M-1。

（三）实验内容

1、题一：令x(n)= {}5,4,3,2,1，h(n)＝{}246326，

，

，

，

，，y(n)=x(n)*h(n)，求y(n)。

要求用subplot和stem画出x(n),h(n),y(n)与n的离散序列图形。

源程序：

N=5;

M=6;

L=N+M-1;

x=[1,2,3,4,5];

h=[6,2,3,6,4,2];

y=conv(x,h);

nx=0:N-1;

nh=0:M-1;

ny=0:L-1;

subplot(131); stem(nx,x,'*k'); xlabel('n');

ylabel('x(n)'); grid on ;

subplot(132); stem(nh,h,'*k'); xlabel('n');

ylabel('h(n)'); grid on ;

subplot(133); stem(ny,y,'*k'); xlabel('n');

ylabel('y(n)'); grid on ;

实验结果：

n

x (n

)

n

h (n

)

n

y (n )

分析实验结果：

根据实验结果分析可知，实验所得的数值跟x （n ）与y （n ）所卷积的结果相同。

2、题二：已知序列

f1(k)=⎩⎨⎧≤≤其它0201k f2(k)=⎪⎪⎩⎪

⎪⎨

⎧===其它

33

2211k k k

调用conv()函数求上述两序列的卷积和 源程序： clc; k1=3; k2=3;

k=k1+k2-1; f1=[1,1,1]; f2=[0,1,2,3]; f=conv(f1,f2); nf1=0:k1-1; nf2=0:k2; nf=0:k;

subplot(131); stem(nf1,f1,'*r'); xlabel('n'); ylabel('f1(n)'); grid on ;

subplot(132); stem(nf2,f2,'*b'); xlabel('n');

subplot(133); stem(nf,f,'*g'); xlabel('n'); ylabel('f(n)'); grid on ;

实验结果：

12

n

f 1(n )

n

f 2(n )

n

f (n )

分析实验结果：

根据实验结果分析可知，实验所得的数值跟f1（n ）与f2（n ）所卷积的结果相同。

3、题三：编写计算两离散序列卷积和f(k)=f1(k)*f2(k)的实用函数dconv().要求该程序在计算出卷积和f(k)的同时，还绘出序列f1(k),f2(k)和f(k)的时域波形图。 function[f,k]=dconv(f1,f2,k1,k2)

%f1(k),f2(k)及f(k)的对应序号向量分别为k1，k2和k 。 源程序：

function [f,k]=dconv(f1,f2,k1,k2); f=conv(f1,f2); k(1)=k1(1)+k2(1);

k(length(f))=k1(length(f1))+k2(length(f2)); k=k(1):k(length(f));

subplot(131); stem(k1,f1,'*r'); xlabel('k1'); ylabel('f1(k1)'); grid on ;

subplot(132); stem(k2,f2,'*b'); xlabel('k2');

subplot(133); stem(k,f,'*g'); xlabel('k'); ylabel('f(k)'); grid on ;

该程序编写了一个可以在计算出卷积和f(k)的同时，还绘出序列f1(k),f2(k)和f(k)的时域波形图的函数。

4、题四：试用MATLAB 计算如下所示序列f1(k)与f2(k)的卷积和f(k)，绘出它们的时域波形，并说明序列f1(k)与f2(k)的时域宽度与序列f(k)的时域宽度的关系。提示：可用上述dconv()的函数来解决。

f1(k)=⎪⎪⎩⎪

⎪⎨⎧==-=其它0

110211

k k k

f2(k)=⎩⎨

⎧≤≤-其它

221k

源程序： clc;

f1=[1,2,1]; f2=[1,1,1,1,1];

k1=-1:length(f1)+k1(1)-1; k2=-2:length(f2)+k2(1)-1; dconv(f1,f2,k1,k2); 实验结果：

k1

f 1(k 1)

k2

f 2(k 2

)

00.51

1.52

2.5

3

3.54k

f (k )

分析实验结果：

根据实验结果分析可知，实验所得的数值跟f1（n ）与f2（n ）所卷积的结果相同。直接调用已经编好的函数，得到卷积结果及图形。